4.1.1 原电池的工作原理-（Word同步练习）【学而思】2026-2027学年高二上学期化学选择性必修一（人教版）

**基本信息** 分层清晰，从基础概念到综合应用，适配新授课知识巩固与能力提升，体现化学观念与科学探究素养。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础过关练|原电池形成条件、工作原理、简单应用等单一知识点|以选择、填空为主，结合生活实例（如暖贴），巩固化学观念| |能力提升练|电极反应式书写、实验探究、复杂情境分析等综合应用|含真题改编与创新题型（如电极反转探究），培养科学思维与探究能力|

第四章　化学反应与电能 第一节　原电池 第1课时　原电池的工作原理 基础过关练 题组一　原电池形成条件 1.[2026福建龙岩连城一中月考]如图所示装置中,不能构成原电池的是 (　　) 　 A B C D 2.[2026山东百师联盟联考]某原电池总反应为Cu+2Fe3+ Cu2++2Fe2+,下列能实现该反应的原电池是 (　　) 选项 A B C D 电极材料 Cu、Zn Cu、C Fe、Zn Cu、Ag 电解液 FeCl3 溶液 Fe(NO3)2 溶液 CuSO4 溶液 Fe2(SO4)3 溶液 题组二　原电池的工作原理 3.[2025湖南长沙雅礼中学期中]某实验小组同学设计原电池装置如图所示,下列说法错误的是 (　　) A.Cu极为正极,发生还原反应 B.Zn极质量减小,Cu极质量增大 C.放电时,盐桥中的K+向盛有ZnSO4溶液的烧杯中移动 D.原电池总反应的离子方程式为Zn+Cu2+ Zn2++Cu 4.[2026陕西渭南迤山中学检测]根据实验现象,下列判断正确的是 (　　) 装置 甲 乙 丙 现象 金属A不断溶解形成二价金属离子 C极质量增加 A极有气泡产生 A.装置甲中正极的电极反应式是A-2e- A2+ B.装置乙中正极的电极反应式是Cu2++2e- Cu C.装置丙中溶液的pH不变 D.四种金属活动性由强到弱的顺序是C>B>D>A 5.[2026江苏常州金坛一中月考]暖贴是一种便捷的自发热保暖产品,具有发热快、持续时间久等优点。它主要由铁粉、活性炭、食盐、水等成分组成,如图所示。下列有关说法不正确的是 (　　) A.暖贴发热时,化学能最终转化为热能 B.铁粉、活性炭、食盐及水共同作用形成原电池 C.正极反应式为Fe-2e- Fe2+ D.透气膜的透氧速率可控制暖贴的发热时间和温度 6.[2026河南TOP二十名校调研]常温下,两位同学利用原电池检测金属的活动性顺序,两人均用镁片与铝片作电极,一位同学将电极放入6 mol·L-1的H2SO4溶液中,另一位同学将电极放入6 mol·L-1的NaOH溶液中,装置如图所示。下列说法错误的是 (　　) 　　　　　　 甲 乙 A.甲池中镁片为负极 B.乙池中Na+移向铝片 C.乙池中总反应的离子方程式为2Al+2OH-+6H2O 2[Al(OH)4]-+3H2↑ D.利用原电池反应判断金属活动性顺序时,应注意选择合适的电解质溶液 7.[2026山东日照期中]下图中甲和乙是双液原电池装置。由图可判断下列说法错误的是 (　　) 　　　　 甲 乙 A.乙装置中电池反应的离子方程式为Co+2Ag+ 2Ag+Co2+ B.甲装置中当有1 mol电子通过外电路时,正极有59 g Co析出 C.盐桥的作用是形成闭合回路,并使两边溶液保持电中性 D.反应2Ag+Cd2+ Cd+2Ag+不能发生 题组三　原电池原理的应用 8.(教材习题改编)有M、N、P、E四种金属,已知:①M+N2+ M2++N;②M、P用导线连接放入稀硫酸中,M表面有大量气泡逸出;③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中,电极反应为E2++2e- E,N-2e- N2+。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是 (　　) A.P>M>N>E　　　　　B.E>N>M>P C.P>N>M>E　　　　D.E>P>M>N 9.[2025山东临沂月考]依据反应:2Ag+(aq)+Cu(s) Cu2+(aq)+2Ag(s)设计原电池如图所示。 (1)电极X的材料是　　　　;电解质溶液Y是　　　　溶液。  (2)银电极为电池的　　　　极,发生的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)电子通过外电路　　　　(填“从左到右”或“从右到左”)移动。  (4)盐桥中装有含KCl的琼胶,盐桥中K+向　　　　(填“左”或“右”)烧杯中迁移,盐桥的作用是　　　　　　　　　　　　　　　。  10.(易错题)根据下列图像,将字母填在相应横线上: A B C D (1)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸中,同时向加入锌粉a的稀硫酸中加入少量CuSO4溶液,产生H2的体积V与时间t的关系是　　　　。  (2)将过量的两份锌粉a、b分别加入等量的稀硫酸中,同时向加入锌粉a的稀硫酸中加入少量CuSO4溶液,产生H2的体积V与时间t的关系是　　　　。  (3)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸中,同时向加入锌粉a的稀硫酸中加入少量CH3COONa溶液,产生H2的体积V与时间t的关系是　　　　。  能力提升练 题组一　电极的判断与电极反应式的书写 1.(甄选真题)[2023广东高考]负载有Pt和Ag的活性炭,可选择性去除Cl-实现废酸的纯化,其工作原理如图。下列说法正确的是　 (　　) A.Ag作原电池正极 B.电子由Ag经活性炭流向Pt C.Pt表面发生的电极反应:O2+2H2O+4e- 4OH- D.每消耗标准状况下11.2 L的O2,最多去除1 mol Cl- 创新题型 创新点　从电极反转角度考查原电池工作原理 2.[2026山东东营一中检测]某化学小组探究Cu-Fe-浓HNO3原电池中c(HNO3)对“电极反转”的影响,将规格完全相同的Cu片和Fe片插入9.4 mol·L-1、13.3 mol·L-1、13.4 mol·L-1、13.7 mol·L-1、15.0 mol·L-1 HNO3溶液中,组成原电池测试电流变化如图所示。已知:Al2O3氧化层比Fe3O4更致密。 根据上述实验,下列说法错误的是 (　　) A.M点时Fe电极发生氧化反应 B.15 mol·L-1的HNO3溶液中,一段时间后,发生“电极反转” C.N点负极的电极反应式为3Fe-8e-+4H2O Fe3O4+8H+ D.将Fe换为Al后,测得“Cu-Al-HNO3”原电池电极反转的c(HNO3)的临界值为9.1 mol·L-1,常温下工业上用铝罐储存浓HNO3更合适 题组二　实验探究原电池工作原理 3.[2025福建厦门外国语学校月考]某实验小组依据反应As+2H++2I- As+I2+H2O设计电池如图1,探究pH对As氧化性的影响,测得输出电压与pH的关系如图2。下列有关叙述错误的是 (　　) 图1图2 A.c点时,正极的电极反应式为As+2H++2e- As+H2O B.b点时,反应处于化学平衡状态 C.a点时,盐桥中的K+向左移动 D.pH>0.68时,氧化性I2>As 4.[2026广东广州执信中学月考]为验证不同化合价Fe的氧化还原能力,利用如图电池装置进行实验。 (1)电池反应一段时间后,测得Fe电极溶液中c(Fe2+)增加了0.02 mol·L-1。石墨电极上未见Fe析出。石墨电极溶液中c(Fe2+)=　　　　(假设两个烧杯中溶液体积均为V L)。  (2)Fe电极反应式为　　　　　　　　　　;该实验验证了Fe2+氧化性小于　　　　,还原性小于　　　　。  (3)实验前需要对Fe电极表面活化。在FeSO4溶液中加入几滴Fe2(SO4)3溶液,将Fe电极浸泡一段时间,Fe电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是　　　　　　　　　　　　　。  答案与分层梯度式解析 第四章　化学反应与电能 第一节　原电池 第1课时　原电池的工作原理 基础过关练 1.A　构成原电池的一般条件:①具有两个活泼性不同的电极(燃料电池的两个电极可以相同);②具有电解质溶液;③形成闭合回路;④能自发进行的氧化还原反应。A项,Zn插入CuCl2溶液中,Zn置换出Cu,电子不经过导线(易错点),没有电流产生,不能构成原电池,故选A。 2.D　原电池总反应为Cu+2Fe3+ Cu2++2Fe2+,反应中铜失去电子,Fe3+得到电子,铜是负极,比铜不活泼的金属或能导电的非金属作正极,含有Fe3+的可溶性盐溶液作电解液: A Zn的活泼性大于Cu,Zn为负极,形成的原电池总反应为Zn+2Fe3+ Zn2++2Fe2+ 错误 B 金属铜和亚铁盐不反应,没有自发的氧化还原反应 错误 C Fe、Zn、CuSO4溶液形成的原电池总反应为Zn+Cu2+ Zn2++Cu 错误 D Ag、Cu、Fe2(SO4)3溶液形成的原电池总反应为Cu+2Fe3+ Cu2++2Fe2+ 正确 3.C　该装置为原电池,Zn失电子发生氧化反应为负极,质量减小,电极反应式为Zn-2e- Zn2+,Cu为正极,Cu2+得电子发生还原反应,Cu极质量增大,电极反应式为Cu2++2e- Cu,A、B正确;放电时,盐桥中的K+向盛有CuSO4溶液的烧杯中移动,C错误;总反应的离子方程式为Zn+Cu2+ Zn2++Cu,D正确。 名师点津　(1)盐桥中阳离子移向正极,阴离子移向负极。 　(2)盐桥不能用导线代替。 　(3)盐桥取出后,不能形成闭合回路,不能形成原电池。 4.B　装置甲中金属A不断溶解形成二价金属离子,说明A极为负极,B极为正极,正极反应式是2H++2e- H2↑,A错误;装置乙中C极质量增加,说明C极为正极,发生还原反应,正极反应式是Cu2++2e- Cu,B正确;装置丙中A极有气泡产生,说明A极为正极,发生电极反应2H++2e- H2↑,c(H+)减小,溶液pH增大,C错误;装置甲中A极为负极,装置乙中C极为正极,装置丙中A极为正极,一般原电池中负极金属活动性强于正极金属,则金属活动性:D>A>B>C,D错误。 5.C　暖贴中的铁粉、活性炭、食盐及水之间能形成数目庞大的微型原电池,铁作负极,负极反应式为Fe-2e- Fe2+,活性炭作正极,正极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-,暖贴发热时,化学能最终转化为热能,A、B正确,C错误;透气膜的透氧速率可控制氧气浓度,故可控制暖贴的发热时间和温度,D正确。 6.B　金属活动性:Mg>Al,甲池中镁片为负极,A正确;乙池中Mg不能与NaOH溶液反应,Al能与NaOH溶液反应,铝片为负极(易错点),Na+移向正极镁片,B错误;乙池中总反应的离子方程式为2Al+2OH-+6H2O 2[Al(OH)4]-+3H2↑,C正确;甲、乙两池中电解质溶液不同,正、负电极相反,用原电池反应判断金属活动性顺序时,应注意选择合适的电解质溶液,D正确。 7.B　乙装置中Co为负极、Ag为正极,总反应为Co+2Ag+ Co2++2Ag,A正确;甲装置中电池总反应为Co2++Cd Co+Cd2+,可得当有2 mol 电子通过外电路时,正极有1 mol即59 g Co析出,B错误;盐桥的作用是形成闭合回路和平衡电荷,使两边溶液保持电中性,C正确;根据甲、乙两装置中电池总反应可得氧化性:Ag+>Co2+>Cd2+(解题技法),则反应2Ag+Cd2+ Cd+2Ag+不能发生,D正确。 8.A　一般,原电池中负极金属的还原性大于正极金属的还原性(破题关键)。 9.答案　(1)Cu　AgNO3 (2)正　Ag++e- Ag (3)从左到右 (4)右　传递离子,平衡电荷,形成闭合回路 解析　(1)根据总反应方程式可知,电极X是Cu,Y是AgNO3溶液。 (2)Cu为负极,Ag为正极,正极的电极反应式为Ag++e- Ag。 (3)在原电池中,电子从负极Cu经外电路流向正极Ag,电子通过外电路从左到右移动。 (4)在原电池中,盐桥中K+向正极移动,即向右烧杯中迁移,盐桥中的阴离子和阳离子分别移向负极和正极,从而维持溶液电中性。 方法规律 设计制作化学电源的方法 10.答案　(1)A　(2)B　(3)C 解析　以图析题: A B C D (1)向加入锌粉a的稀硫酸中加入少量CuSO4溶液,Zn可以置换出Cu,在溶液中构成原电池,生成氢气的速率加快,但由于部分Zn参与置换Cu的反应,产生H2的量减少,选A。 (2)向加入锌粉a的稀硫酸中加入少量CuSO4溶液,Zn与CuSO4反应置换出Cu,在溶液中构成原电池,加快反应速率,但由于Zn过量,n(H+)相同,产生H2的量相同(易错点),选B。 (3)向加入锌粉a的稀硫酸中加入少量CH3COONa溶液,CH3COO-与H+反应生成弱电解质CH3COOH,溶液中c(H+)减小,但随着H+被消耗,CH3COOH CH3COO-+H+平衡右移,最终与锌粉反应的n(H+)不变,故反应速率减慢,产生H2的量一样多(易错点),选C。  能力提升练 1.B　O2在Pt上得电子发生还原反应,Pt为正极,Ag为负极,A错误;电子由Ag经活性炭流向Pt,B正确;溶液呈酸性,正极的电极反应为O2+4H++4e- 2H2O,C错误;每消耗标准状况下11.2 L O2,转移电子2 mol,根据负极反应Ag-e-+Cl- AgCl可知,最多去除2 mol Cl-,D错误。 考场速决　由题图信息Cl-在Ag上被去除可知,Ag应失电子发生氧化反应,为原电池负极,电子由负极经活性炭向正极移动,B正确。 2.C　题图中初始阶段电流方向一致,则Fe均是负极发生氧化反应,Cu是正极,A正确;15 mol·L-1的HNO3溶液中,一段时间后电流反向,说明Fe被氧化,形成一层致密的氧化膜,此时Fe是正极,Cu是负极,即发生了“电极反转”(破题关键),B正确;铁在浓硝酸中形成氧化层,电流方向发生反转,N点时Cu为负极,C错误;测得“Cu-Al-HNO3”原电池电极反转的c(HNO3)的临界值为9.1 mol·L-1,且Al2O3氧化层比Fe3O4更致密,故常温下工业上用铝罐储存浓HNO3更合适,D正确。  3.A　c点时,输出电压小于0,反应逆向进行,As在负极失电子,I2在正极得电子,正极的电极反应式为I2+2e- 2I-,A错误;b点时,输出电压为0,反应处于平衡状态,B正确;a点时,输出电压大于0,反应正向进行,乙中I-失电子,则乙中石墨电极为负极,甲中石墨电极为正极,原电池中阳离子向正极移动,所以盐桥中的K+向左移动,C正确;pH>0.68时,电压小于0,反应逆向进行,I2作氧化剂,所以氧化性I2>As,D正确。 4.答案　(1)0.09 mol·L-1 (2)Fe-2e- Fe2+　Fe3+　Fe (3)取活化后溶液少许于试管中,加入KSCN溶液,若溶液不出现红色,说明活化反应完成 解析　(1)负极反应为Fe-2e- Fe2+,Fe电极溶液中c(Fe2+)增加0.02 mol·L-1,石墨电极上未见Fe析出,则石墨电极反应为Fe3++e- Fe2+(破题关键),根据电子转移数目相等可知,石墨电极溶液中c(Fe2+)增加0.04 mol·L-1,则石墨电极溶液中c(Fe2+)=(0.04+0.05) mol·L-1=0.09 mol·L-1。  (2)电池总反应为2Fe3++Fe 3Fe2+,Fe3+是氧化剂,Fe是还原剂,Fe2+既是氧化产物又是还原产物,该实验验证了Fe2+氧化性小于Fe3+,还原性小于Fe。 (3)该活化反应为Fe+2Fe3+ 3Fe2+(破题关键),可以检验活化后溶液中是否还含Fe3+。  7 学科网（北京）股份有限公司 $